选择排序、插入排序的理解?如何实现?应用场景?

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一、是什么

选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法,无论什么数据进去都是 O(n²)的时间复杂度,所以用到它的时候,数据规模越小越好

其基本思想是:首先在未排序的数列中找到最小(or最大)元素,然后将其存放到数列的起始位置

然后再从剩余未排序的元素中继续寻找最小(or最大)元素,然后放到已排序序列的末尾

以此类推,直到所有元素均排序完毕

举个例子,一个数组为 56、12、80、91、29,其排序过程如下:

  • 第一次遍历时,从下标为 1 的位置即 56 开始,找出关键字值最小的记录 12,同下标为 0 的关键字 56 交换位置。此时数组为 12、56、80、91、20

image.png

  • 第二次遍历时,从下标为 2 的位置即 56 开始,找出最小值 20,同下标为 2 的关键字 56 互换位置,此时数组为12、20、80、91、56

image.png

  • 第三次遍历时,从下标为 3 的位置即 80 开始,找出最小值 56,同下标为 3 的关键字 80 互换位置,此时数组为 12、20、56、91、80

  • 第四次遍历时,从下标为 4 的位置即 91 开始,找出最小是 80,同下标为 4 的关键字 91 互换位置,此时排序完成,变成有序数组

二、如何实现

从上面可以看到,对于具有 n 个记录的无序表遍历 n-1 次,第i 次从无序表中第 i 个记录开始,找出后序关键字中最小的记录,然后放置在第 i 的位置上

直至到从第n个和第n-1个元素中选出最小的放在第n-1个位置

如下动画所示:www.runoob.com/wp-content/…

function selectionSort(arr) {
    var len = arr.length;
    var minIndex, temp;
    for (var i = 0; i < len - 1; i++) {
        minIndex = i;
        for (var j = i + 1; j < len; j++) {
            if (arr[j] < arr[minIndex]) {     // 寻找最小的数
                minIndex = j;                 // 将最小数的索引保存
            }
        }
        temp = arr[i];
        arr[i] = arr[minIndex];
        arr[minIndex] = temp;
    }
    return arr;
}

第一次内循环比较N - 1次,然后是N-2次,N-3次,……,最后一次内循环比较1次 共比较的次数是 (N - 1) + (N - 2) + ... + 1,求等差数列和,得 (N - 1 + 1)* N / 2 = N^2 / 2,舍去最高项系数,其时间复杂度为 O(N^2)

从上述也可以看到,选择排序是一种稳定的排序

#三、应用场景

和冒泡排序一致,相比其它排序算法,这也是一个相对较高的时间复杂度,一般情况不推荐使用

但是我们还是要掌握冒泡排序的思想及实现,这对于我们的算法思维是有很大帮助的

插入排序

一、是什么

插入排序(Insertion Sort),一般也被称为直接插入排序。对于少量元素的排序,它是一个有效、简单的算法

其主要的实现思想是将数据按照一定的顺序一个一个的插入到有序的表中,最终得到的序列就是已经排序好的数据

插入排序的工作方式像许多人排序一手扑克牌,开始时,我们的左手为空并且桌子上的牌面向下

然后,我们每次从桌子上拿走一张牌并将它插入左手中正确的位置,该正确位置需要从右到左将它与已在手中的每张牌进行比较

例如一个无序数组 3、1、7、5、2、4、9、6,将其升序的结果则如下:

一开始有序表中无数据,直接插入3

从第二个数开始,插入一个元素1,然后和有序表中记录3比较,1<3,所以插入到记录 3 的左侧

向有序表插入记录 7 时,同有序表中记录 3 进行比较,3<7,所以插入到记录 3 的右侧

向有序表中插入记录 5 时,同有序表中记录 7 进行比较,5<7,同时 5>3,所以插入到 3 和 7 中间

照此规律,依次将无序表中的记录 4,9 和 6插入到有序表中

#二、如何实现

将第一待排序序列第一个元素看做一个有序序列,把第二个元素到最后一个元素当成是未排序序列。

从头到尾依次扫描未排序序列,将扫描到的每个元素插入有序序列的适当位置

如果待插入的元素与有序序列中的某个元素相等,则将待插入元素插入到相等元素的后面

www.runoob.com/wp-content/…

function insertionSort(arr) {
    const len = arr.length;
    let preIndex, current;
    for (let i = 1; i < len; i++) {
        preIndex = i - 1;
        current = arr[i];
        while(preIndex >= 0 && arr[preIndex] > current) {
            arr[preIndex+1] = arr[preIndex];
            preIndex--;
        }
        arr[preIndex+1] = current;
    }
    return arr;
}

在插入排序中,当待排序数组是有序时,是最优的情况,只需当前数跟前一个数比较一下就可以了,这时一共需要比较N- 1次,时间复杂度为O(n)

最坏的情况是待排序数组是逆序的,此时需要比较次数最多,总次数记为:1+2+3+…+N-1,所以,插入排序最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)

通过上面了解,可以看到插入排序是一种稳定的排序方式

#三、应用场景

插入排序时间复杂度是 O(n2),适用于数据量不大,算法稳定性要求高,且数据局部或整体有序的数列排序